Luce migliorato Acido fluoridrico passivazione: una tecnica sensibile per il rilevamento di difetti Silicon Bulk
Summary
A RT superficie liquida tecnica di passivazione per indagare l'attività ricombinazione di difetti di silicio di massa è descritta. Per la tecnica abbia successo, tre passaggi critici sono richiesti: (i) pulizia chimica ed attacco del silicio, (ii) l'immersione del silicio in 15% di acido fluoridrico e (iii) l'illuminazione per 1 min.
Abstract
Una procedura per misurare la durata bulk (> 100 msec) di wafer di silicio da raggiungere temporaneamente un livello molto elevato di passivazione superficie quando immergendo i wafer in acido fluoridrico (HF) è presentato. Con questa procedura sono necessari tre passaggi critici per raggiungere la durata bulk. In primo luogo, prima di immergere wafer di silicio in HF, vengono pulite chimicamente e successivamente incise in tetrametilammonio idrossido 25%. In secondo luogo, i wafer trattati chimicamente vengono poi poste in un grande contenitore di plastica riempita con una miscela di acido fluoridrico e acido cloridrico, e poi centrato su una bobina induttiva per photoconductance (PC) misurazioni. In terzo luogo, per inibire ricombinazione superficiale e misurare la durata di massa, i wafer sono illuminati a 0.2 soli per 1 min utilizzando una lampada alogena, l'illuminazione è spento, e una misurazione PC sia immediatamente ritirato. Con questa procedura, le caratteristiche dei difetti silicio volumetrico può essere determinato con precisione. PellicciaThermore, si prevede che un RT tecnica passivazione della superficie sensibile sarà indispensabile per l'esame di difetti di silicio di massa quando la loro concentrazione è bassa (<10 12 centimetri -3).
Introduction
Alta vita (> 1 msec) in silicio monocristallino sta diventando sempre più importante per le celle solari ad alta efficienza. Comprendere le caratteristiche di ricombinazione di impurità incorporato è stato, e rimane un tema importante. Una delle tecniche più utilizzate per esaminare l'attività di ricombinazione difetti coltivate-in è mediante un metodo photoconductance 1. Con questa tecnica è spesso difficile superficie completamente separata dalla ricombinazione massa, rendendo così difficile per esaminare le caratteristiche di ricombinazione di difetti adulte in. Fortunatamente esistono diversi film dielettrici che possono raggiungere velocità molto basse efficaci ricombinazione di superficie (S FEP) su <5 cm / s, e quindi inibire efficacemente ricombinazione superficiale. Questi sono, nitruro di silicio (SiN x: H) 2, ossido di alluminio (Al 2 O 3) 3 e silicio amorfo (a -Si: H) 4. La deposizione enealing temperature (~ 400 ° C) di questi film dielettrici sono considerati essere abbastanza basso da non disattivare in modo permanente l'attività della ricombinazione adulto difetti. Esempi di questo sono l'ossigeno ferro-boro 5 e boro 6 difetti. Tuttavia, recentemente si è riscontrato che vacante ossigeno e vacante fosforo difetti di tipo n Czochralski (Cz) di silicio possono essere completamente disattivati a temperature di 250-350 ° C 7,8. Allo stesso modo è stato trovato un difetto nel float-zone (FZ) p tipo di silicio per disattivare a ~ 250 ° C 9. Pertanto, le tecniche di passivazione convenzionali come potenziato a plasma deposizione di vapore chimico (PECVD) e la deposizione strato atomico (ALD) può non essere adatto per inibire la ricombinazione di superficie per esaminare i difetti di massa adulte in. Inoltre, sin x: H e a-Si: H hanno dimostrato di disattivare i difetti di silicio sfuso attraverso idrogenazione 10,11. Pertanto per esaminare l'attività di ricombinazione o f adulta in difetti, una tecnica di passivazione della superficie RT sarebbe l'ideale. Wet passivazione della superficie chimica soddisfa questo requisito.
Nel 1990 Horanyi et al., Hanno dimostrato che l'immersione di wafer di silicio a iodio-etanolo soluzioni (IE) fornisce un mezzo per la passivazione wafer di silicio, ottenendo S eff <10 cm / sec 12. Nel 2007 Meier et al., Ha dimostrato che le soluzioni di iodio-metanolo (IM) in grado di ridurre la ricombinazione di superficie a 7 cm / sec 13, mentre nel 2009 Chhabra et al. Hanno dimostrato che S eff di 5 cm / sec può essere raggiunto immergendo fette di silicio in soluzioni 14,15 quinhydrone-metanolo (QM). Nonostante l'ottima passivazione della superficie ottenuta IE, IM e soluzioni QM, non forniscono adeguata passivazione della superficie (S eff <5 cm / sec) per misurare la durata di bulk wafer di silicio ad alta purezza.
nt "> Un altro mezzo per raggiungere un elevato livello di passivazione della superficie è immergendo fette di silicio in acido HF. L'idea di utilizzare HF di passivazione wafer di silicio è stato introdotto da Yablonavitch et al., nel 1986, che ha dimostrato un record negativo S eff di 0,25 ± 0,5 cm / sec 16. Sebbene eccellente passivazione della superficie è stato raggiunto il wafer ad alta resistività, abbiamo trovato la tecnica per essere non ripetibile, aggiungendo così una grande incertezza alla misurazione vita. Pertanto per limitare l'incertezza costante ottenendo un bassa eff S (~ 1 cm / sec), abbiamo sviluppato una nuova tecnica HF passivazione che incorpora tre fasi critiche, (i) la pulizia e incisione di wafer di silicio chimicamente, (ii) immersione in una soluzione di HF 15% e (iii) illuminazione per 1 min 17,18. Questa procedura è semplice e tempo efficiente rispetto al tradizionale PECVD e tecniche di deposizione ALD sopra elencati.Protocol
Representative Results
Discussion
Il successo della tecnica di misura durata silicio bulk sopra descritto si basa su tre punti critici, (i) pulizia chimicamente e incisione wafer di silicio, (ii) immersione in una soluzione di HF 15% e (iii) l'illuminazione per 1 min 17, 18,19. Senza questa procedura, la durata bulk non può essere misurata con certezza.
Poiché la tecnica di misurazione è condotta a temperatura ambiente, la qualità passivazione della superficie è altamente sensibile alla contaminazione sup…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This program has been supported by the Australian Government through the Australian Renewable Energy Agency (ARENA). Responsibility for the views, information or advice expressed herein is not accepted by the Australian Government.
Materials
| Hydrofluoric acid (48%) | Merck Millipore, http://www.merckmillipore.com/AU/en/product/Hydrofluoric-acid-48%25,MDA_CHEM-100334 | 1003340500 | Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade. |
| Hydrochloric acid 32%, AR | ACI Labscan, http://www.rcilabscan.com/modules/productview.php?product_id=1985 | 107209 | Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade. |
| Ammonia (30%) Solution AR | Chem-supply, https://www.chemsupply.com.au/aa005-500m | AA005 | Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade. |
| Hydrogen Peroxide (30%) | Merck Millipore, http://www.merckmillipore.com/AU/en/product/Hydrogen-peroxide-30%25,MDA_CHEM-107209 | 1072092500 | Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade. |
| Tetramethylammonium hydroxide (25% in H2O) | J.T Baker, https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?product_id=4562992 | 5879-03 | Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade. |
| 640 mL round plastic container | Sistema, http://sistemaplastics.com/products/klip-it-round/640ml-round | N/A | This is a good container for storing the 15% HF solution in. |
| WCT-120 lifetime tester | Sinton Instruments, http://www.sintoninstruments.com/Sinton-Instruments-WCT-120.html | N/A | |
| Dell workstation with Microsoft Office Pro, Data acquisition card and software including Sinton Software under existing license. | Sinton Instruments, http://www.sintoninstruments.com | N/A | |
| Halogen optical lamp, ELH 300W, 120V | OSRAM Sylvania, http://www.sylvania.com/en-us/products/halogen/Pages/default.aspx | 54776 | Any equivalent lamp could be used. |
| Voltage power source | Home made power supply | N/A | Any power supply could be used provided it can produce up to 90 Volts and 1-5 Amps. |
| Conductivity meter | WTW, http://www.wtw.de/uploads/media/US_L_07_Cond_038_049_I_02.pdf | LF330 |
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